Simulazione quantistica analogica della teoria di campo $φ^4$ con una linea di trasmissione superconduttrice

Abstract degli autori

Comprendere la dinamica dei campi quantistici interagenti resta una sfida fondamentale. Proponiamo una linea di trasmissione superconduttrice per la simulazione quantistica analogica della teoria di campo $φ^4$ in $(1+1)$ dimensioni. La linea di trasmissione è costituita da elementi circuitali simili al fluxonium, le cui variabili di fase continue e illimitate codificano un campo scalare senza troncamento dello spazio di Hilbert. I loro potenziali anarmonici forniscono interazioni forti. La regolazione dei parametri circuitali consente di accedere a due regimi distinti. Nel primo, la linea di trasmissione emula la teoria di campo $φ^4$ con un potenziale a singolo pozzo. Confermiamo questa corrispondenza attraverso calcoli Monte Carlo su reticolo degli spettri a bassa energia sia del circuito sia della teoria $φ^4$ su reticolo. Questo regime permette di condurre esperimenti di scattering tra pacchetti d’onda di particelle che si propagano in direzioni opposte. La seconda configurazione dei parametri produce un potenziale a doppio pozzo che emula la teoria di campo $φ^4$ nella fase di simmetria rotta e presenta vuoti degeneri. Le interfacce tra i due vuoti formano kink topologici e la linea di trasmissione può simulare collisioni kink-antikink. Presentiamo protocolli di preparazione degli stati e di misurazione per entrambi gli esperimenti di collisione, che consentono studi in tempo reale e con risoluzione spaziale dello scattering di particelle e solitoni in una teoria di campo quantistica interagente.